2. Пример расчета

Исходные данные:

Мощность потребителя P = 12 кВт

Количество потребителей n=6

Длина питающего кабеля от распределительного щита до потребителя (кабель Б) L=150 м (все кабели проложены в одном коробе)

Длина питающего кабеля от трансформатора до распределительного щита (кабель А) Lтр=200 м (кабель проложен открыто в воздухе)

Материал провода – медь (=0,018 Ом*мм²/м)

Трансформатор S=100 кВА

Коэффициент использования К_И=0,5

Категория автоматического выключателя – D

1. Определяем ток нагрузки

1.1. Рабочий ток одного потребителя

I_н = P/3*U_ф* cos * = 23,77 А , (2.1)

где P- мощность, Вт

U_ф- фазное напряжение 220 В

I_н – рабочий ток одного потребителя

cos - 0,85 (для асинхронных двигателей)

 - КПД 0,9 (для асинхронных двигателей)

1.2. Рабочий ток группы потребителей (ток, протекающий по ка­белю от трансформатора к распределительному щиту)

I_=I_н*n*К_И=71,3 А , (2.2)

где I_н – рабочий ток одного потребителя;

n – количество потребителей;

К_И – коэффициент использования;

I_ - рабочий ток группы потребителей

2. Определяем сечение провода.

В соответствии с требованиями ПУЭ на допустимый длительный ток для трехжильных проводов и кабелей, проложенных в воздухе (см. приложение 1, табл. П.2.) определяем сечение фазных жил кабеля А:

Сечение кабеля А: S_А=16 мм²

В соответствии с требованиями ПУЭ на допустимый длительный ток для трехжильных проводов и кабелей, проложенных в коробе (см. приложение 1, табл. П.3., П.4.) определяем сечение фазных жил кабеля Б (провода могут быть проложены многослойно и пучками (см. примечание к табл. П.3., П.4., приложение 1) :

Сечение фазной жилы кабеля Б: S_Б=4 мм²

Сечение нулевых защитных (PE) проводников будет равно сечению фаз­ных жил, как для кабеля А, так и для кабеля Б (см. табл. 1.2)

3. Определяем номинальные токи автоматических выключателей

Выбираем из существующего ряда номиналов: 5; 6; 8; 10; 13; 16; 20; 25; 32; 40 (А)

Номинальный ток автоматического выключателя : 25 А

4. Расчет активного и индуктивного сопротивления проводников.

4.1. Расчет диаметра жил

По формуле 1.8 получим:

Для кабеля А: d_{А L}=d_{А PE}=4,5 мм

Для кабеля Б : d_{Б L}=d_{Б PE}=2,3 мм

4.2. Расчет расстояния между жилами

По формуле 1.9 получим:

Для кабеля А: D_А= 7,9 мм

Для кабеля Б: D_Б= 5,7 мм

3. Расчет активного сопротивления жилы

По формуле 1.5 для медного кабеля с учетом увеличения сопро­тивления при нагреве, получим:

Для кабеля А : r_{А L}=r_{А PE}=0,27 Ом

Для кабеля Б : r_{Б L}=r_{Б PE}=0,81 Ом

Так как сечение фазных и нулевых защитных проводников равны, то и их сопротивления, то же будут равны.

3. Расчет индуктивного сопротивления жилы

По формуле 1.6 рассчитаем внутреннее индуктивное сопротивле­ние кабеля, по формуле 1.10 – внутреннее индуктивное сопротив­ление кабеля, а суммарное индуктивное сопротивление по формуле 1.11:

Для кабеля А: X_А=0,020 Ом

Для кабеля Б: X_Б=0,022 Ом

4.5. Расчет полного сопротивления петли «фаза-нуль»

По формуле 1.4 получим:

z_П=2,16 Ом.

5. Расчет тока короткого замыкания

По формуле 1.3 получим (z_т – сопротивление обмоток трансформа­тора (определяется по мощности трансформатора и схеме соединения обмоток в данном случае z_т=0,226 Ом (см. приложение 1, табл. П.1.))):

Iк=98,4 А.

6. Определение времени отключения

Находим кратность тока короткого замыкания к номинальному току автоматического выключателя: Iк/Iном=4,14.

Время срабатывания автоматического выключателя типа «D» при такой кратности тока короткого замыкания к номинальному составит от 3 до 8 с (сработает только тепловой расцепитель) (см. приложение 2, рис П.3.). Время отключения, обеспечивающее безопасность человека, составляет 0,4 с (см. табл. 1.1). Можно сделать вывод о неэффективности, в данном случае, системы защитного зануления.

7. Расчет ожидаемого напряжения прикосновения.

Ожидаемое напряжение прикосновения – это напряжение между одновременно доступными прикосновению проводящими частями, когда человек их не касается.

В случае зануленного корпуса в сети типа TN и отсутствия повтор­ного заземления НЗП ожидаемое напряжение прикосновения будет равно напряжению на зануленном корпусе, относительно земли. Это напряже­ние можно рассчитать по формуле 2.3

, (2.3)

где I_к – ток КЗ, проходящий по петле фаза-нуль, А;

z_PE– полное сопротивление участка нулевого защитного проводника, обтекаемого током I_к, Ом .

7.1. Расчет полного сопротивления участка нулевого защитного про­водника, обтекаемого током Iк

=1,08 Ом.

7.2. Расчет ожидаемого напряжения прикосновения

=106,3 В

Время, в течение которого человек может находиться под воздейст­вием такого напряжения, составляет менее 0,5 с (см. приложе­ние 1, табл. П.5.). Отключение же поврежденной электроустановки про­изойдет за время от 3 до 8 с (см. п. 6).

Вывод: безопасность человека в рассматриваемой сети не обеспечена.

8. Расчет значения сопротивления повторного заземления нулевого за­щитного проводника

. (2.4)

Для Uпр.доп_.= 50 В и r₀=4 Ом получим r_п 3,55 Ом

Одной из возможных мер, позволяющих обеспечить безопасность человека, является повторное заземление нулевого защитного провод­ника.